Методика расчета конденсатора на основе n-p- перехода

Исходными данными для расчета конденсатора являются : необходимое значение емкости С, относительная погрешность емкости (20 %), рабочее напряжение Up (0,9 В), максимальная рабочая температура Tmax (80C), основные технологические ограничения. Порядок расчета диффузионного конденсатора следующий :

1. Рассчитать удельную емкость n-p- перехода для кремния (=12)

Co=3*10^-16 Ф/м²,

где N-концентрация примеси в базе . Типичные значения удельной емкости для перехода база-коллектор лежат в пределах от 90 до 350 пФ/мм² .

2.Оценить полную площадь емкостного n-p-перехода Sп приняв одинаковыми удельные емкости донной Со_дон и Со_бок сторон n-p- перехода : Sп=С/Со

3.Определить размеры конденсатора с учетом боковой поверхности:

Sп=Sдон+Sбок,

где Sдон и Sбок –площади , соответственно донной и боковой частей конденсатора:

Sдон=а*в, Sбок= Xn-p(а+в)+2*X²n-p.

Здесь а и в – размеры окна под диффузию. Соотношение донной и боковой площадей зависит от а/в. Оптимальным является а/в=1, при этом доля боковой емкости минимальна.

Определить соотношение Sдон и Sбок можно по графику (рисунок 13). Для этого вычислить приблизительное значение а .

Рисунок 13. Соотношение донной и боковой площади конденсатора.

После этого вычислить уточненное значение а .

4. Вычислить Sбок= Xn-p(а+в)+2*X²n-p, для Xn-p=3мкм.

5. За топологическое значение а берем ближайшее к значение, кратное расстоянию координатной сетки на фотошаблоне.

6. Рассчитываем емкость Срасч конденсатора по формуле:

   = C_о * Sдон + C_о*Sбок

7. Рассчитываем отклонение Срасч от С:  =

Конденсатор рассчитан правильно, если  не превышает заданной.

Вопросы для защиты:

1. Нарисуйте структуры диффузионных конденсаторов на основе различных переходов транзистора.

2. Какое включение p-n-перехода применяется для создания на его основе диффузионного конденсатора?

3. Дайте сравнительную характеристику диффузионных конденсаторов на основе переходов эмиттер-коллектор, база-коллектор, коллектор – подложка.

4. Что показывает добротность диффузионного конденсатора? Как она рассчитывается при высоких и низких частотах?

5. Нарисуйте структуру МДП-конденсатора.

Расчетная работа N 3

Тонкопленочные резисторы

Цель работы: рассчитать геометрические размеры тонкопленочного резистора

Основные теоретические сведения

Как известно, промышленная технология активных пленоч­ных элементов (диодов и транзисторов) пока не разработана. По­этому ниже рассматриваются только пассивные элементы: рези­сторы, конденсаторы и катушки индуктивности. Эти элементы могут изготавливаться как по тонкопленочной, так и по тол­стопленочной технологии. Конфигурации тонко- и толстопле­ночных элементов одинаковы, но их конкретные геометриче­ские размеры (при заданных электрических параметрах) могут существенно различаться в связи с использованием совершенно разных материалов.

Пленочные элементы нет необходимости изолировать друг от друга, так как все они выполняются на диэлектрической подложке. Поскольку подложка сравнительно толстая (не ме­нее 500 мкм), а расстояния между элементами сравнительно большие, паразитные емкости практически отсутствуют и их учет на эквивалентных схемах обычно не имеет смысла.